CO2-reductie in Nederland: maatregelen en innovaties

De CO2-uitstoot in Nederland moet in 2030 al met de helft omlaag en in 2050 zelfs met 95 procent. Dit heeft de Nederlandse regering besloten naar aanleiding van het Klimaatakkoord van Parijs. TNO werkt samen met overheden en het bedrijfsleven om deze vergaande CO2-reductie te realiseren. We zetten de maatregelen en innovaties voor vier impactvolle sectoren op een rij.

CO2-uitstoot per sector

Het broeikasgas CO2 is een van de belangrijkste oorzaken van klimaatverandering. Om de planeet ook voor toekomstige generaties te behouden, moet de koolstofdioxide-emissie de komende decennia dan ook drastisch naar beneden. Dit betekent dat op internationaal niveau CO2-reductie in impactvolle sectoren, zoals scheep- en luchtvaart, cruciaal is. In dit artikel focust TNO zich op maatregelen en innovaties voor CO2-reductie in vier belangrijke sectoren: energiebedrijven, industrie, wegverkeer en gebouwde omgeving.

CO2-reductie energiebedrijven

Energiebedrijven, met name elektriciteitscentrales en raffinaderijen, hebben een groot aandeel in de koolstofdioxide-uitstoot in Nederland: 30 procent van de totale CO2-emissie (bron: CBS). Belangrijke oorzaak is dat de energiesector nog sterk afhankelijk is van fossiele energie.

Een groot gedeelte van de elektriciteit wordt namelijk gewonnen uit fossiele brandstoffen, zoals steenkool. Ook bij de raffinage van aardolie naar benzine en andere brandstoffen komen grote hoeveelheden CO2 vrij. Onlangs is berekend dat de Nederlandse raffinagesector in 2030 5,5 Megaton CO2 van de jaarlijkse uitstoot kan reduceren.

Slechts drie procent van het nationale elektriciteitsverbruik is afkomstig van zonne- en windenergie. Dit gaat veranderen; in 2030 is circa 70 procent van alle elektriciteit in Nederland afkomstig van duurzame energiebronnen, zo is afgesproken in het Klimaatakkoord.

Hoe verminderen we CO2-uitstoot van energiebedrijven?

Voor elektriciteitsopwekking worden fossiele brandstoffen dus voor een groot gedeelte vervangen voor duurzame energiebronnen. Om dit te realiseren investeert de overheid en het bedrijfsleven samen met TNO sterk in onder meer windenergie en zonne-energie.

Deze transformatie is in 2030 echter nog lang niet voltooid voor de gehele energievoorziening in Nederland. Wij blijven dus ook na 2030 nog sterk afhankelijk van fossiele energie. We investeren daarom ook veel tijd en geld in de ontwikkeling van technieken voor afvang, gebruik en opslag van CO2. Zo kunnen bedrijven met grote hoeveelheden uitstoot de CO2 afvangen, gebruiken als bron voor koolstof in bijvoorbeeld materialen, en ondergronds opslaan. Dit levert ook CO2-reductie op.

1. 22 miljoen huishoudens van windenergie voorzien

Windenergie is een van de belangrijke duurzame energiebronnen om de klimaatdoelstellingen te bereiken. Het doel is dat windparken in 2030 samen 22.5000 MegaWatt (MW) elektriciteit produceren, waarvan 11.500MW wordt geproduceerd op zee en 11.000MW op land. Hiermee voorzien we meer dan 22 miljoen huishoudens van energie.

1.1 Goedkopere en krachtigere windturbines

Daarnaast is het belangrijk windturbines door te ontwikkelen. TNO werkt continu aan innovaties voor nieuwe generaties windturbines, waardoor ze meer energie leveren en uiteindelijk goedkoper worden. Zo werkt ECN part of TNO in samenwerking met researchpartner GE Renewable Energy in een onderzoeksprogramma aan de grootste en meest krachtige windturbine ter wereld.

Ook ontwikkelen we kennis over windmolenparken en hun integratie in ons energiesysteem. Denk aan nieuwe installatietechnieken, optimaal onderhoud, intelligente parkregeling en innovaties zoals robotica en ICT.

Hoe zorgen we voor een explosieve groei in windenergie?

Bekijk maatregelen en innovaties


2. Kwart van energiebehoefte van zonne-energie afkomstig

Zonne-energie is op termijn onze belangrijkste bron van energie; in 2050 kan het in minstens een kwart van onze energiebehoefte voorzien. Het vermogen van alle zonnepanelen samen is van 2016 tot 2017 met 33 procent toegenomen; van 75 tot zo’n 100 gigawatt-piek (GWp). Desondanks heeft zonnestroom nog een klein aandeel in de energievoorziening in Nederland; samen met windenergie levert het slechts 3 procent van onze energievoorziening.

2.1 Verlenging levensduur van zonnecellen

Om de doelstellingen in 2050 te behalen, investeert TNO samen met bedrijven en overheden in innovatieve technologieën en toepassingen voor zonne-energie. Zo werken we aan verlenging van de levensduur en het vergroten van de energieopbrengsten van zonnecellen.


2.2 Meer elektrische energie uit zonlicht door nieuwe technologie

TNO ontwikkelt technologieën waarmee de productiekosten van zonnecellen verlagen en het rendement vergroot. Hierdoor wordt er meer elektrische energie uit zonlicht gehaald. ECN part of TNO ontwikkelde bijvoorbeeld samen met haar Solliance partners een tweezijdig werkende tandemzonnecel met een rendement van ruim 30 procent. Ter vergelijking: de huidige enkelzijdige industriële zonnecellen kunnen maximaal 22 procent van de energie opvangen en omzetten in elektriciteit.

2.3 Zonnepanelen integreren in de leefomgeving

Daarnaast werkt TNO aan nieuwe ontwikkelingen van zonnepanelen om zonne-energie slim te integreren in onze leefomgeving. Geïntegreerde zonnepanelen zijn bijvoorbeeld onzichtbaar of juist opvallend mooi te plaatsen in gevels van gebouwen, geluidsschermen langs de weg, dijken en wegen. Met Strukton en de provincies Zuid-Holland en Noord-Holland realiseerden we SolaRoad; een wegdek dat zonlicht opvangt en omzet in elektriciteit.

Andere veelbelovende plekken voor zonne-energieopwekking zijn drijvende zonnepanelen in binnenwateren, de zee en combinaties tussen landbouw en zonneparken. Binnenkort willen we zonnecellen ook toepassen in auto’s en vrachtwagen.

Hoe verminderen we CO2-uitstoot met zonne-energie?

Ontdek de maatregelen en innovaties.

Lees verder


3. CO2-uitstoot afvangen en opslaan

De afvang en opslag van CO2 is een manier om de koolstofdioxide-uitstoot van industrieën te reduceren. Olie, gas en kolen verzorgen momenteel nog ruim 80 procent van onze energievoorziening. De transitie naar klimaatneutrale energiedragers is voor sommige industriële sectoren eenvoudiger dan voor anderen.

Sectoren die grotendeels afhankelijk zijn van traditionele brand- en grondstoffen, zoals de industrie, stoten ook na 2050 nog CO2 uit. Door afvang en opslag van CO2 kunnen we de CO2-emissie behoorlijk terugdringen voor de meest lastige sectoren. Als we dit toepassen op energiedragers van biologische oorsprong kunnen we zelfs naar negatieve emissies bereiken.

3.1 Verbeteren technieken voor CO2-afvang, gebruik en -opslag

De komende jaren werkt TNO met verschillende partners aan de verdere ontwikkeling van technieken voor afvang, gebruik en opslag van CO2. Bij ons onderzoek nemen we nadrukkelijk de risico’s in ogenschouw, economische haalbaarheid en regelgeving. Dit resulteert uiteindelijk in een fors lagere CO2-uitstoot met effectieve en betaalbare technologieën.

Zo werkt TNO met Havengebied Rotterdam, Gasunie en EBN aan een infrastructuur voor grootschalige afvang, transport en opslag van CO2 in het Rotterdamse havengebied. Bedrijven kunnen aansluiten op dit netwerk en hun afgevangen CO2 transporteren naar lege gasvelden onder de Noordzee. Hiermee zijn enorme kostenreducties te behalen.

CO2-REDUCTIE INDUSTRIE: NUL UITSTOOT IN 2050


Ruim 22 procent van de CO2-uitstoot in Nederland is afkomstig uit de industriesector (bron:CBS). Om CO2-reductie in de industrie te realiseren, is een ingrijpende energietransitie noodzakelijk. In 2030 moet de CO2-emissie namelijk gehalveerd zijn, in 2050 moet het zelfs nul zijn. De sector maakt echter nog bijna volledig gebruik van fossiele grond- en brandstoffen. Veel bedrijven gebruiken bijvoorbeeld gas als brandstof om hoge temperaturen (100oC) te bereiken voor productieprocessen. Bij verbranding van deze fossiele brandstof komt een grote hoeveelheid CO2 vrij. Innovaties zijn dus broodnodig.

Hoe realiseren we CO2-reductie in de industrie?

Om de industrie te verduurzamen werkt TNO onder meer aan: de uitstoot van warmteopwekking tot nul reduceren, efficiënt gebruik van energie en grondstoffen, fossiele brandstoffen vervangen voor elektriciteit en CO2 afvangen en hergebruiken.

1. CO2-uitstoot warmte-opwekking tot nul reduceren

Fossiele brandstoffen worden uiteindelijk vervangen voor duurzame energie. Dit geldt ook voor warmte-opwekking voor industriële processen. Zo kunnen we zogeheten gasgestookte stoomsystemen vervangen voor warmtepompen. Warmtepompen gebruiken namelijk restwarmte uit de industrie om de juiste temperaturen voor productieprocessen te bereiken. Op die manier gaat er geen warmte verloren en realiseren we een aanzienlijke CO2-reductie. Wanneer deze warmtepompen vervolgens worden aangedreven door duurzaam opgewekte elektriciteit, bijvoorbeeld afkomstig van zonne- of windenergie, is er zelfs nul CO2-uitstoot.

TNO ontwikkelt technologieën om de CO2-uitstoot als gevolg van warmteopwekking in de industrie, te verlagen. Zo ontwikkelen we geothermische warmtepompen en flexibele hybride energiesystemen. Met laatstgenoemde technologie is het mogelijk om tijdens het industriële proces over te schakelen van gas naar elektriciteit, bijvoorbeeld op het moment dat de prijs laag is door een groot aanbod van zonne- of windenergie.

Deze technologieën verminderen CO2-uitstoot door warmte-opwekking

Lees er alles over

2. Energie en grondstoffen efficiënter gebruiken

Koolstofdioxide-uitstoot in de industrie kan ook door efficiënt gebruik van grondstoffen en energie worden gereduceerd. Grondstoffen worden tijdens productieprocessen namelijk maar voor een klein gedeelte gebruikt; delen van de grondstof blijven ongebruikt, waardoor er zogeheten reststof overblijft. TNO werkt aan technologieën om reststoffen terug te winnen en hergebruiken in het productieproces. Hierdoor zijn er minder grondstoffen en energie nodig. Ook komen er minder emissies en afvalstoffen vrij.

2.1 Duurzame alternatieve grondstoffen

Daarnaast TNO werkt aan alternatieve grondstoffen zodat de chemische industrie minder afhankelijk wordt van fossiele brandstoffen, bijvoorbeeld door van biologisch afval grondstoffen te maken. Tegelijk zorgen we dat de producten die de industrie verlaten, duurzamer zijn.

Zo gebruiken we energie en grondstoffen efficiënter

Lees er alles over

3. Fossiele brandstoffen vervangen voor elektriciteit in productieproces

De industriesector ontkomt er niet aan: om volledig CO2-neutraal te zijn moeten fossiele brandstoffen op termijn worden vervangen door duurzaam opgewekte elektriciteit. Om dit te verwezenlijken, werkt TNO samen met bedrijven, universiteiten en andere kennisinstituten aan een aantal belangrijke innovaties, bijvoorbeeld in het Shared Innovation Program VoltaChem.

Zo werken we aan technologieën die duurzame waterstof omzetten in brandstoffen en chemicaliën, en elektriciteit omzetten in warmte. Daarnaast ontwikkelt TNO technologieën voor directe elektrochemische conversie naar chemicaliën en gebruik van elektriciteit voor scheidingsprocessen in de chemie.

Deze technologieën vervangen fossiele brandstoffen voor elektriciteit

Bekijk innovaties

4. Vermindering uitstoot door CO2-afvang, -opslag en gebruik

De CO2-uitstoot van de Nederlandse industrie moet in 2050 nul zijn. Sectoren als staal, cement, raffinage en petrochemische industrie zullen ook na 2050 echter afhankelijk zijn van fossiele grond- en brandstoffen en daarmee grote hoeveelheden CO2-uitstoten. Om de klimaatdoelstellingen te halen is het daarom noodzakelijk de CO2-uitstoot af te vangen, op te slaan en hergebruiken.

TNO ontwikkelt hiervoor concrete oplossingen. Zo hebben we onder meer voor de staalindustrie met buitenlandse partners de zogeheten adsorptietechnologie STEPWISE ontwikkeld. Hiermee is de CO2 die staalbedrijven uitstoten efficiënt op te vangen en vervolgens op te slaan. Ook betekent het een forse kostenbesparing. Deze technieken kunnen we nu al op grote schaal lokaal demonstreren.

Ook doet TNO onderzoek naar CO2-afvang en -opslag met grote bedrijven in de staal- en chemie-industrie, zoals Tata Steel en de AVR. Bij de vuilverbrandingsfabriek in Duiven heeft TNO bijvoorbeeld bijgedragen aan de ontwikkeling van een afvanginstallatie met een capaciteit van 50.000 ton CO2 per jaar. Deze CO2 wordt nu geleverd aan de glastuinbouw.

Hoe verminderen we uitstoot door CO2-afvang, gebruik en -opslag?

Bekijk oplossingen en innovaties

CO2-reductie wegverkeer

Ruim achttien procent van de CO2-uitstoot in Nederland vindt plaats in het wegverkeer (bron: CBS). In 2050 moet de CO2-uitstoot in deze sector met 80 procent zijn gereduceerd, zo is afgesproken in het Klimaatakkoord.

Een van de belangrijke oorzaken hiervan is dat de sector nog veel gebruikt maakt van fossiele brandstoffen, zoals benzine en diesel. Bij verbranding van deze brandstoffen komt een grote hoeveelheid CO2 vrij. Daarnaast heeft ook het rijgedrag van weggebruikers invloed op de CO2-uitstoot.

Hoe verminderen we co2-uitstoot van wegverkeer?

TNO werkt aan verschillende innovaties om CO2-reductie binnen het wegverkeer en daarmee een duurzame mobiliteit te realiseren, waaronder: onderzoek naar alternatieve brandstoffen zoals waterstof en methanol, de milieueffecten van filevorming terugbrengen door middel van zelfrijdende auto's en de uitstoot van bestaande verbrandingsmotoren reduceren.

1. Alternatieve brandstoffen

Er rijden veel auto’s en vrachtwagens nog op fossiele brandstoffen. Om CO2-reductie in het wegverkeer te realiseren vervangen we op termijn fossiele brandstoffen voor duurzame brandstoffen. Zo kunnen elektriciteit of biobrandstoffen de fossiele brandstoffen op termijn vervangen. Hiervoor zijn echter wel veranderingen aan voertuigmotoren nodig.

1.1 Innovaties voertuigmotoren

Een van de innovaties waar TNO aan werkt is de zogeheten elektrificatie van aandrijflijnen. De energie wordt dan niet verkregen door middel van verbranding, maar bijvoorbeeld door waterstof in een brandstofcel te gebruiken om elektrische energie op te wekken.

TNO test momenteel samen met Albert Heijn, DAF Trucks, Simon Loos en Peter Appel Transport het rijden met elektrische trucks-met-trailers in steden. De samenwerkingspartners onderzoeken aan welke functionele en operationele eisen elektrische vrachtwagens moeten voldoen om in de nabije toekomst supermarkten in binnensteden emissievrij te bevoorraden.

Ook heeft TNO samen met Europese partners onderzocht waar in de keten van goederentransport CO2-emissie plaatsvindt (zie video hieronder).

2. Milieueffecten van filevorming beperken door geautomatiseerd rijden

Naast investeringen in duurzame brandstoffen, helpen innovaties op het gebied van geautomatiseerd rijden de CO2-uitstoot van auto’s en andere voertuigen te verminderen. TNO werkt daarvoor met de auto-industrie onder meer aan zelfrijdende auto’s en vrachtwagens. Door bepaalde 'rijtaken' te automatiseren, reduceren we de milieueffecten van filevorming en daarmee de CO2-uitstoot. "Denk aan hard remmen en optrekken: als je dat automatiseert vergroot je de veiligheid en vermindert de CO2-uitstoot enorm", aldus programmamanager Automatisch Rijden Maurice Kwakkernaat van TNO.

3. CO2-uitstoot van bestaande verbrandingsmotoren verminderen

Volledige elektrificatie van het wegverkeer is echter nog niet mogelijk. Met name voor het lange afstandvervoer is dit nog niet haalbaar en blijven fossiele brandstoffen de komende decennia noodzakelijk. Om ook hiervoor CO2-reductie te realiseren, investeert TNO in innovaties om het rendement van motoren te vergroten, waardoor er meer energie gehaald wordt uit fossiele brandstoffen. Ook investeren we in zogeheten FlexFuel technologie, waarbij voertuigen het gebruik van duurzame brandstoffen combineren met fossiele brandstoffen.

Zo realiseren we 80 procent CO2-reductie in 2050

Lees er alles over

CO2-reductie gebouwde omgeving


Vijftien procent van de CO2-uitstoot in Nederland vindt plaats in de gebouwde omgeving (bron: CBS). Een van de belangrijke oorzaken hiervoor is dat veel van de energie die we opwekken voor de gebouwde omgeving, bijvoorbeeld voor verwarming en warm water, grotendeels uit fossiele brandstoffen wordt gewonnen. En dat terwijl het energiegebruik van huishoudens toeneemt en fossiele brandstoffen opraken.

In 2050 moet de gebouwde omgeving daarom volledig klimaatneutraal zijn, zoals afgesproken in het Klimaatakkoord. TNO gaat een stap verder en zet zich in voor energiepositieve gebouwen. Deze duurzame gebouwen compenseren het gebouwgebonden energieverbruik, maar wekken ook voldoende op voor al het eigen gebruik, zoals elektrische apparatuur en verlichting.

Hoe verminderen we CO2-uitstoot in de gebouwde omgeving?

Om deze doelstellingen te bereiken investeren we in Nederland onder meer in duurzaam opgewekte energie, zoals zonne-energie. TNO werkt samen met het bedrijfsleven en overheden aan innovaties voor opwekking, opslag, transport en gebruik van duurzame energie.

1. Energieopwekking en transport

Voor de opwekking van duurzame energie in de gebouwde omgeving werkt TNO onder meer aan innovaties voor zonnepanelen, bijvoorbeeld om het rendement te vergroten of zonnepanelen te integreren in daken of gevels. Daarnaast werken we aan alternatieven voor fossiele brandstoffen, zoals warmtepompen.

De transitie van fossiele energie naar duurzame energie betekent ook dat er innovaties nodig zijn op het gebied van energietransport. Verduurzaming van het energieaanbod, energiebesparing en het meer verknoopt raken van verschillende sectoren en energievormen (elektriciteit, gas, warmte) stellen nieuwe eisen aan bestaande en nieuwe energie-infrastructuur. TNO ontwikkelt en beheert modellen voor integraal ontwerp van nieuwe elektriciteit-, gas- en warmte-infrastructuur.

Hoe ontwikkelen we een efficiënte energie-infrastructuur?

Bekijk ontwikkelingen

2. Energieopslag

Het opwekken van duurzame energie via zonnepanelen kent één groot nadeel: een zonloze dag op het moment dat er veel vraag naar energie is. En andersom produceert zon soms meer energie dan op dát moment nodig is. Daarom investeren we in onderzoek naar energieopslag

Een belangrijke technologie om energie op te slaan zijn warmtebatterijen. Hiermee kunnen we in de zomer zonne-energie opslaan, en vervolgens in de winter gebruiken om huizen en gebouwen te verwarmen. TNO ontwikkelde samen met een Europees consortium een eerste werkend prototype van een warmtebatterij.

Zo draagt energieopslag bij aan energieneutrale gebouwen

Lees er alles over

3. Energiegebruik

Om CO2-reductie in de gebouwde omgeving te realiseren, is het van belang het energiegebruik te verlagen. TNO ontwikkelt middelen die gebruikers helpen efficiënter met energie om te gaan. Zo ontwikkelde TNO samen met energiebedrijf Eneco een 'zelflerend kantoorgebouw'; een gebouw dat inzicht en adviezen geeft over energieverbruik voor het klimatiseren van werkplekken. Daarnaast werken we ook aan concepten om warmte op te wekken of te hergebruiken.

NeroZero-lab: energiezuinige gebouwen in de praktijk gedemonstreerd

De mogelijkheden voor duurzame gebouwen toont TNO samen met het bedrijfsleven en TKI Urban Energy in het zogeheten NeroZero-lab.

"In het NeroZero-lab laten we zien dat technologieën echt werken, zowel qua energieprestaties als voor een gezond binnenmilieu. Op installatieniveau demonstreren we nieuwe ontwikkelingen zoals een nieuwe manier van ventileren, warmteterugwinning en warmtepompen. Op gebouwniveau bewijzen we dat de systemen ook in de praktijk werken. Vandaar de samenwerking met bedrijven als Koppen Bouwexperts, ontwikkelaar Timpaan, UniFan en Verosol. En op gebiedsniveau laten we zien dat nieuwe systemen er mooi uitzien, passen in het energiesysteem en uiteindelijk opschaalbaar zijn", aldus Huub Keizers, programmamanager Energie in de gebouwde omgeving van TNO.

Samenwerken met TNO

Complexe problemen met grote risico’s gaat u liever niet alleen aan. Daarom werken bedrijven, overheden en andere organisaties veel met TNO samen. Onze kennis en expertise is gericht op toepassing en deze zetten we graag in voor anderen. Dit doen wij op verschillende manieren: 

  • Projecten in opdracht
  • Publiek private samenwerking
  • Early research program
  • Taakopdracht
  • Technology transfer

Benieuwd hoe je met TNO kunt samenwerken?

Bekijk onze werkwijze
Aandachtsgebieden

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.